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廣東勤美照明科技有限公司

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LED技術(shù)路在何方?實用性人才培養(yǎng)是關(guān)鍵

2018-12-03

LED自問世以來,以其能耗低、體積小、壽命長、無污染、響應(yīng)快、驅(qū)動電壓低、抗震性強、色彩純度高等優(yōu)點,迅速在照明市場得以推廣,被譽為新一代照明光源及綠色光源。而近年來通用照明市場漸趨飽和,在通用照明之外,LED還有哪些出路?


百花齊放的LED市場


LED剛問世的時候,由于功率不夠、顏色不足,只在告示牌、交通燈等場景有所應(yīng)用。隨著技術(shù)進步,LED在背光顯示上的應(yīng)用使得LED顯示的市場呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,白光LED的出現(xiàn)也打開了通用照明市場。經(jīng)過多年耕耘發(fā)展,這些領(lǐng)域趨向飽和,汽車照明、閃光燈、醫(yī)療等特殊照明也逐漸走進大眾視野,成為LED領(lǐng)域的新方向,LED照明市場呈現(xiàn)出百花齊放的局面。


除了照明以外,LED在許多非照明領(lǐng)域也大有可為。在11月13日舉辦的“OFweek(第十五屆)中國LED照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰論壇”上,香港科技大學(xué)深圳研究院李世瑋教授介紹了LED在非照明領(lǐng)域的技術(shù)趨勢。李世瑋教授認(rèn)為,與人類視覺無關(guān)的應(yīng)用領(lǐng)域都屬于非照明應(yīng)用。包括植物照明、可見光通訊(VLC)及不可見波段的應(yīng)用等。其中,植物照明除了農(nóng)業(yè)和園藝應(yīng)用外,還可擴展到畜牧業(yè)、水產(chǎn)業(yè)等。而VLC技術(shù)則憑借安全、經(jīng)濟、保密等特性,可在一定程度上與WIFI形成互補,也可與照明應(yīng)用相結(jié)合,拓展到其他應(yīng)用場景,如環(huán)境監(jiān)測等。


對非照明應(yīng)用而言,不可見光的前景和應(yīng)用范圍無疑更為廣闊。那么紅外LED、紫外LED又有哪些應(yīng)用呢?


IR/UV LED的應(yīng)用


據(jù)李世瑋教授介紹,IR/UV LED的應(yīng)用早已存在,但其市場化仍處在初步探索階段,仍是一個藍海市場,距離大規(guī)模量產(chǎn)、距離行業(yè)爆發(fā)的拐點還早得很,在技術(shù)方面也有很大的提升空間。


他認(rèn)為,目前的IR LED大部分用于軍隊及其他特殊領(lǐng)域,但未來將推廣到民間。而IR LED的未來將鎖定在便攜式產(chǎn)品上,可用于夜間視覺、瞳孔識別、心跳檢測、化妝美容及生物醫(yī)藥等方面。相比之下,UV LED則更多將用在工業(yè)領(lǐng)域,從市場規(guī)模而言將比IR LED大得多。


紫外光的波長范圍是200nm-400nm,而這些不同波長的紫外光應(yīng)用場景也各不相同,因此又分為UVA(320nm-400nm)、UVB(280nm-320nm)和UVC(200nm-280nm)三類。UVA主要用于高分子固化,例如印刷的墨水速干、指甲油秒干、3D打印的快速固化等。UVB則主要應(yīng)用在生物醫(yī)療方面,例如皮膚病治療等。而UVC則主要用于氣體、流體的消毒。


科研現(xiàn)狀及研發(fā)難點


在LED的科研方面,國內(nèi)外高校、研究所側(cè)重點不同。國際的研究方向偏重于新材料,國內(nèi)則更側(cè)重于LED封裝。對于國內(nèi)LED的發(fā)展,李世瑋教授認(rèn)為Z關(guān)鍵的是心態(tài)問題。從材料開發(fā),到封裝結(jié)構(gòu),到制程優(yōu)化,是一個漫長的研究、不斷投入的過程,并非朝夕可就。做研究必須先找準(zhǔn)位置,沉下心來,慢慢前進。


LED從可見光波段向不可見波段發(fā)展,并不僅僅是換一個芯片的事情。以UV LED為例,與可見光LED相比,UV LED的研發(fā)有三大難題,分別是外延生長設(shè)備、芯片材料、LED封裝。UV LED對MOCVD的均勻性、溫度承受等有更高的要求,可見光LED的外延生長條件并不適用。以往的藍光LED采用氮化鎵或銦鎵氮做基底,而UV LED則需要采用鋁鎵氮做基底,二者的晶格缺陷、適配情況均不相同,需要重新進行研究。而封裝體系也與傳統(tǒng)的封裝大不相同,也需要重新研究開發(fā)。


目前,李世瑋教授的課題組已實現(xiàn)了UVA LED封裝材料與結(jié)構(gòu)的開發(fā)。他介紹說,以往的觀念認(rèn)為銀是Z好的反射層材料,但對紫外波段而言,鋁比銀的效果好得多。鋁對不同波長的反射率相對恒定,經(jīng)過熱老化處理后依然穩(wěn)定,而銀的反射率則會隨波長變化而變化,經(jīng)熱老化處理后也無法保持穩(wěn)定。為保證工業(yè)設(shè)計上的穩(wěn)定,他的課題組選擇銀做反射層,取得良好的效果。此外,280nm以下的UVC,其封裝形式基本上都是金屬或者陶瓷,不僅價格較為昂貴,體積也較大。而如何用塑料封裝來取代傳統(tǒng)封裝,是一個值得研究的方向。


需要科學(xué)家,更需要工程師


目前我國的光電人才緊缺,市場需求旺盛,而各高校則承載著培養(yǎng)人才的重任。李世瑋教授認(rèn)為,當(dāng)前的光電行業(yè)大量缺乏技術(shù)類的人才,高校在培養(yǎng)人才方面應(yīng)該注重讓學(xué)生“學(xué)以致用”?,F(xiàn)在不少學(xué)生學(xué)完就丟,考完就忘,這跟學(xué)校與產(chǎn)業(yè)的脫節(jié)不無關(guān)系。為此,李教授介紹了香港科技大學(xué)的理念。


港科大也非常重視與企業(yè)合作,產(chǎn)研結(jié)合。港科大提倡教授多參與產(chǎn)業(yè)項目,例如與華為、洲明科技、瑞豐光電等企業(yè)合作,一方面為企業(yè)提供支持,一方面也借助企業(yè)增進學(xué)生對產(chǎn)業(yè)的了解,讓學(xué)生在畢業(yè)之后能更快融入企業(yè)的梯隊里。在教授招聘方面,也更傾向于聘用有幾年行業(yè)經(jīng)驗的教授,這樣的教授不論是平時教學(xué),還是指導(dǎo)學(xué)生,都能傳遞一些產(chǎn)業(yè)內(nèi)的相關(guān)知識,這對學(xué)生培養(yǎng)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展都有好處。當(dāng)然學(xué)校也有專門做高精尖的團隊,這些團隊的目標(biāo)在科研,對工學(xué)院來說,則更注重學(xué)以致用。


此外,港科大的很多學(xué)科布局并不是朝著精深的方向,而是往廣博的方向布局。大量交叉學(xué)科的設(shè)立,除了教學(xué)生專業(yè)領(lǐng)域的知識外,還能拓展到周邊的相關(guān)領(lǐng)域。港科大的博士論文答辯里有一項評估指標(biāo),除了論文涉及的內(nèi)容外,對同一個大的領(lǐng)域下涉及的其他相關(guān)領(lǐng)域是否足夠了解。

LED技術(shù)路在何方?實用性人才培養(yǎng)是關(guān)鍵

香港科技大學(xué)深圳研究院


李世瑋教授總結(jié)說:“在純科研領(lǐng)域需要非常專一、非常深厚的專業(yè)積累,這部分屬于創(chuàng)造知識的、在金字塔頂層的人。但這只能是一小部分人,一小部分極度聰明、天賦極高的人。而金字塔中下層的人比例比塔尖高得多,他們要做的是把知識轉(zhuǎn)移和應(yīng)用。對這部分人而言,掌握基礎(chǔ)專業(yè)知識之后,就應(yīng)該往廣博、能解決問題的方向去發(fā)展?!?/span>


LED照明路在何方


在過去的十年中,LED的基本思路是置換,只是把傳統(tǒng)的光源置換成LED的光源,這使得LED的很多特性沒有體現(xiàn)出來。未來隨著建筑設(shè)計的升級,將會有越來越多的專門按照LED尺寸規(guī)格來設(shè)計的光源出現(xiàn),隱藏式的,或平板燈式的,而不再是傳統(tǒng)燈座的設(shè)計。


LED有體積小、耗電小、反應(yīng)靈敏的特點,這些特點還有著許多待開發(fā)的應(yīng)用場景,這方面的市場空間非常寬廣。盡管目前置換市場還很大,但利潤空間已經(jīng)很低,也很難提高產(chǎn)品的附加值。對LED行業(yè)的從業(yè)者而言,應(yīng)該盡量發(fā)揮想象力,結(jié)合LED的特性去開發(fā)新的應(yīng)用場景,去尋找能體現(xiàn)LED優(yōu)點的刀口,打開LED的下一扇應(yīng)用大門。


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